Kalkdüngung – Basis für fruchtbare Böden

Kalkdüngung
Basis für fruchtbare Böden
Praxixratgeber von Josef Galler
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15.10.2007 11:10:17 Uhr
Herausgeber: Landwirtschaftskammer Salzburg, Betriebsentwicklung und Umwelt
Autor: Dipl. HLFL-Ing. Josef Galler, Landwitschaftskammer Salzburg
Grafik: AWMA – Werbe- und Mediaagentur, Salzburg
Druck: Salzburger Druckerei
1. Auflage, 2008©
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Kalk – Basis für fruchtbare Böden
Bodernversauerung hat mehrere Ursachen..................................................... 4
Bodenatmung –natürliche Ursache der Bodenversauerung ............................... 4
Nährstoffaufnahme wirkt versauernd ................................................................. 5
Humusbildung belastet Säurehaushalt ............................................................... 5
Versauerung durch Auswaschung und Nährstoffentzug . ................................... 5
Warum versauert der Oberboden ..................................................................... 5
Folgen der Bodenversauerung .......................................................................... 6
Bodenversauerung hemmt Humusbildung ..................................................... 7
Nährstoffmangel fördert Versauerung . ........................................................... 7
Vernässung und Verdichtung – Folge der Versauerung . ............................... 8
Düngung beugt Wassererosion vor .................................................................. 8
Puffersysteme im Boden . .................................................................................. 9
Wie wirkt Kalk im Boden ................................................................................... 9
Kulturpflanzen benötigen unterschiedlichen pH-Wert . ............................... 11
Kalkdüngung – mehrere Aufgaben ................................................................. 11
Kalk puffert Säuren ab . ..................................................................................... 11
Kalk fördert Nährstoffverfügbarkeit und Bodenleben ....................................... 11
Kalk fördert Bodenstrukturbildung .................................................................... 12
Kalk beugt Bodenverdichtung vor ..................................................................... 12
Kalk ist ein Pflanzennährstoff ............................................................................ 12
Kalk fördert Leguminosen ................................................................................. 13
pH–Wert - Leitparameter für Kalkversorgung ................................................13
Anzustrebende pH-Werte im Boden ................................................................. 13
Was sagt der Carbonattest ............................................................................... 14
Was sagt die Kationenaustauschkapazität (KAK) .............................................. 14
Qualitätskriterien von Düngekalken . ............................................................. 16
Reinnährstoffpreis . ........................................................................................... 16
Mahlfeinheit beeinflusst Löslichkeit ................................................................. 16
Kalkform, pH-Wert und Löslichkeit ................................................................... 17
Wann welchen Kalk einsetzen . .......................................................................
Kalk und Wirtschaftdünger .............................................................................
Gips oder Kalk ...................................................................................................
CaO -Gehalte der wichtigsten Kalkdünger ...................................................
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Kalkdüngung – Basis für fruchtbare Böden
Kalk reguliert den pH-Wert, puffert Bodensäuren ab, verbessert auf sauren Böden die
Nährstoffverfügbarkeit, fördert das Wachstum der Leguminosen sowie das Bodenleben. Nicht zuletzt ist Kalk auch ein Pflanzennährstoff und fördert über das Calcium ais
Brücke zwischen Ton und Humus die Bodenstrukturbildung.
Bodenversauerung - mehrer Ursachen
pH-Messung
Die Bodenversauerung ist an sich ein natürlicher Vorgang und hat mehrere Ursachen.
Wichtig ist, dass diesem Prozess der Bodenversauerung durch Basenzufuhr (z.B. Kalkung)
entgegengewirkt wird. Dies gilt in Abhängigkeit von Muttergestein vor allem für Böden
mit geringer natürlicher Pufferkapazität. Kalk hat nicht nur eine Bedeutung für die Pflanzenernährung, sondern ist vor allem auch ein wichtiges Bodenverbesserungsmittel.
In Österreich sind laut Bodenuntersuchung (BORIS, UBA, 2004) über 30 % der Ackerböden und etwa 60 % der Grünlandböden als sauer bis stark sauer (pH-Werte unter
5,5) einzustufen, d.h. diese Böden bedürfen einer Gesundungs- bzw. Erhaltungskalkung. Etwa 30 % der Ackerböden und 25 % der Grünlandböden sind schwach sauer,
die restlichen Böden (40 % der Ackerböden bzw. 15 % der Grünlandböden) haben einen pH-Wert über 6,5.
Bezüglich des Carbonatgehaltes sind über 45 % aller Grünland- bzw. 35 % aller Ackerböden als „kalkfrei“ einzustufen.
Der pH-Wert bzw. Carbonatgehalt des Bodens wird von der Bodengeologie, der Bodenentwicklung (Bodentyp), der Bodenart (Bodenschwere), aber auch von der Fruchtfolgegestaltung und vor allem von der Kalkdüngung beeinflusst.
sauer
alkalisch
H+-ionen
Arten und Gewicht
an Bodenleben in der
obersten Bodenschicht
Anzahl Lebendgewicht
je g
(kg/ha)
Bakterien 600.000.000
10.000
Pilze
400.000
10.000
Algen
100.000
140
Mikrofauna je 1.000 cm3
Rhizopoden
Flagellaten 1.500.000.000
370
Ciliaten
Metazoenfauna
Nematoden
50.000
50
Springschwänze
200
6
Milben
150
4
Enchytraeiden
20
15
Tausendfüßler
14
50
Insekten, Käfer
6
17
Mollusken
5
40
Regenwürmer
2
4.000
Neutralbereich
0
OH-ionen
4
5
6
7
8
9
0
4
Mikroflora
günstiger pH-Bereich
landwirtschaftlicher
Kulturböden
Abb1: pH-Wert – Maßstab zur Quantifizierung der Bodensäure
Bodenatmung – natürliche Ursache der Bodenversauerung
Die Produktion von H-Ionen (Säuren) im Boden erfolgt vorrangig über die CO2 – Bildung
im Boden durch die Atmung der Bodenlebewesen und der Pflanzenwurzeln.
Ein Hektar enthält ca. 25 t Mikroorganismen (entspricht ca. 50 GVE/ha). So werden je
Hektar Boden jährlich bis zu 20 t CO2 gebildet. Je höher die Temperatur und aktiver
das Bodenleben, desto mehr Kohlendioxid (Pflanzennährstoff für die Assimilation) wird
gebildet. In Verbindung mit Wasser entsteht Kohlensäure.
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Je mehr CO2 in der Bodenluft bzw. Kohlensäure gebildet wird, desto mehr H+-Ionen
müssen neutralisiert werden. Wenn nicht von Natur aus genügend kalkhältiges bzw.
basenreiches Bodenmaterial zur Abpufferung vorhanden ist, sinkt der pH-Wert und der
Boden versauert.
Kohlensäurebildung im Boden:
CO2 + H2O ⇆ H2CO3 ⇆ HCO3- + H+
Nährstoffaufnahme wirkt versauernd
Im Zuge der Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen müssen stets saure H-Ionen gegen
gelöste Kationen (Ca, Mg, K, NH4) ausgetauscht und an den Boden abgeben werden.
Dieser Vorgang wirkt versauernd und muss abgepuffert werden.
Humusbildung belastet Säurehaushalt
Auch bei der Humusbildung im Boden entstehen beim Umbau von organischer Substanz bei der Bildung von Fulvo- und Huminsäuren verstärkt H+-Ionen, die abgepuffert
werden müssen. Ansonst erfolgt – speziell auf kalkfreien Hochmoorböden – eine starke pH-Absenkung.
Die Oxidation von reduzierten Schwefel-, Mangan- und Eisenverbindungen im Boden
setzen ebenfalls Säuren (H+-Ionen) frei, die zur Bodenversauerung beitragen.
Nicht zuletzt erfolgt auch ein gewisser Säureeintrag mit dem „Sauren Regen“, speziell
mit den Winterniederschlägen (Schnee), welcher vor allem die Bodenkrume belastet,
sobald der Unterboden auftaut. Dann können aufgrund der angesammelten Konzentration die Ca-Kittsubstanzen zwischen den Bodenteilchen aufgelöst werden. Strukturzerfall ist die Folge.
Versauerung durch Auswaschung und Nährstoffentzug
Sowohl Nährstoffaufnahme als auch Nährstoffauswaschung von basisch wirkenden
Kationen (Ca-, Mg-, K-Ionen) führt zu einer zusätzlichen Versauerung. Die Höhe der
Auswaschungsverluste hängt von der Bodenart (leichte Böden mehr als schwere Böden), von der Art und Dauer der Bepflanzung und nicht zuletzt von der Höhe und Intensität der Niederschläge und vom pH-Wert ab. Je niedriger der pH-Wert, desto mehr
Kationen (vor allem Calcium) werden ausgewaschen.
Ferner erfolgt über die Nährstoffabfuhr mit dem Erntegut auch ein Entzug von Kationen, der über die natürliche Bodennachregenerierung oder durch Düngung wieder
ausgeglichen werden muss.
Warum versauert der Oberboden?
Besonders bei Bodenverdichtungen steigt die Kohlensäureproduktion und damit die
Versauerung, da der Austausch nach oben in die Atmosphäre behindert bzw. unterbrochen wird. Dementsprechend sinkt der pH-Wert infolge verstärkter Kohlensäurebildung im Oberboden stärker ab als im Unterboden. Die Wasserbildung wird gehemmt.
Schema Mobilität in
Anlehnung an Fink,
1978
Kalkverbrauch
275 bis 910 kg
Auswaschung
150 bis 500 kg
Neutralisation
Bodensäuren
25 bis 50 kg
Immissionen
20 bis 40 kg
kalkzehrende Dünger
50 bis 150 kg
Planzenentzüge
30 bis 170 kg
Verluste in kg CaO pro Jahr
und Hektar (berechnet als
Calciumoxid, Umrechnung in
CaCo3 mit Faktor 1,785
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Krumenverkrustung
behindert Luftaustausch
Krumenverkrustung
hemmt Gasaustausch
und schädigt die
Wurzel.
Atmosphäre
Bodenluft
Bodenluft
Bodenluft
CO2 (Vol-%)
0,03
0,3
1,0
10,0
pH
5,6
5,2
5,0
4,5
Tab 2: pH-Wert von Wasser im Gleichgewicht mit Luft unterschiedlichen CO2-Gehaltes
pH-Wert
Der Versauerung des
Oberbodens kann
durch Kalkung entgegengewirkt werden.
Ebenso kann einer Bodenverdichtung durch
gezielte Kalkung und
dadurch verstärkter
Tonflockung entgegengewirkt werden.
Entnahmetiefe
0 bis 4 cm
4 bis10 cm
10 bis 20 cm
20 bis 30 cm
ohne Kalk
4,6
5,2
5,5
6,0
mit Kalk
5,6
5,3
6,3
6,3
Tab 3: Versauerung im Oberboden (Gutser, 1996)
Folgen der Bodenversauerung
Die Bodenversauerung verschlechtert vor allem die Nährstoffverfügbarkeit und hemmt
das Wurzelwachstum und damit auch das Wasserspeichervermögen des Bodens.
Bodenversauerung bewirkt :
■ Hemmung des Bodenlebens (z.B. Regenwürmer) und der Humusbildung
■ Verschlechterung der Krümelstabilität (Strukturschäden, Verschlämmung)
■ Abnahme der Kationenaustauschkapazität (KAK) und dadurch verstärkte
Auswaschung sorptionsgebundener Kationen wie Ca, Mg und Kalium.
■ Verringerung der Nährstoffverfügbarkeit, vor allem von Molybdän und Phosphor
sowie gehemmte Aufnahme von Kalium und Magnesium
■ Verstärkte Bildung schwer pflanzenlöslicher Fe- und Al-Phosphate sowie
verstärkte Freisetzung von Al, Mn, Cu, Zn, Fe, Cr und Bor.
■ Schlechtes Kleewachstum durch geringere Aktivität der Knöllchenbakterien
■ Hemmung der Nitrifikation im Boden
■ Verringertes Wurzelwachstum u. damit Wasserhaltevermögen
■ Verstärkte Vernässung insbesonders von schweren Böden
N- und Humusgehalt
Bodenbildung und
Bodenfruchtbarkeit
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Bodenversauerung hemmt Humusbildung
„Saure Böden“ haben eine geringe mikrobielle Aktivität und damit einen trägeren Nährstoffumsatz. Auch die endstehende Humusqualität ist infolge eines weiten C/N-Verhältnisses (Kohlenstoff/Stickstoff) schlechter.
Bei einem sehr weiten C/N-Verhältnis von ca. 20:1 (normal 8-10:1) wird aus der organischen Substanz weder N aus dem Bodenpool abgegeben, noch mineralischer N mikrobiologisch fixiert. Auf sauren Böden findet auch eine verstärkte Anreicherung mäßig zersetzter Vegetationsrückstände an der Bodenoberfläche in Form von Roh- oder
Auflagehumus statt.
physiologische Wirkung
eingesetzten Düngemittel
sauer
ohne Kalk
sauer
Kalk I
sauer
Kalk II
neutral
ohne Kalk
neutral
Kalk I
alkalisch
ohne Kalk
alkalisch
Kalk I
alkalisch
Kalk II
pH (KCI)
3,9
4,5
5,6
4,6
5,2
5,7
6,7
7,3
Grau-Braunhuminsäure-Verhältnis
Boden-pH-Wert ökologischenFaktoren sowie
Nährstoffverfügbarkeit
(nach Schröder)
+ 8,0
+ 32,0
+ 55,0
+ 36,0
+ 51,0
+ 41,0
+ 63,0
+ 71,0
Tab 1: Einfluss der Kalkzufuhr bzw. des pH-Wertes auf die Humusqualität (Kremkus, 1961)
Eine Kalkung saurer Böden ist in der Regel mit einer Verbesserung der Mineralierung
der organischen Substanz und damit Verbesserung der N-Wirkung verbunden. In humusreichen Böden genügt ein pH von 5,0 bis 5,5 um Al an die organische Substanz
zu binden.
Nährstoffmangel fördert Versauerung
Auf extensiven Grünland, ungedüngten Almböden sowie schlecht gepufferten Böden
führt allein der Vorgang der Wurzelatmung und Nährstoffaufnahme zu einer Eigendynamik der Bodenversauerung in der obersten Bodenschicht. Obwohl keine Nährstoffabfuhr über das Erntegut erfolgt werden die Böden immer nährstoffärmer, da mit zunehmender Versauerung auch die Kationenauswaschung steigt.
Es entstehen extensive Bürstlingwiesen, die kaum noch verbissen werden.
In weiterer Folge können sich auf den infolge der Nichtbewirtschaftung zunehmend
versauerten Gebirgsböden Zwergsträucher wie Heidekraut, Rost-Alpenrose, Heidelbeere, Rauschbeere) ausbreiten. Letztlich kommt nicht nur die Vegetation, sondern
auch das Bodenleben zum Stillstand.
Wichtig ist zumindest eine regelmäßige Nährstoffrücklieferung über Wirtschaftsdünger zumindest durch die Bestoßung mit Weidevieh (Kationenzufuhr von Ca, K, Mg), um
der Bodenversauerung und in weiterer Folge der Vernässung entgegenzuwirken.
Mangelnde Düngung
und Nutzung fördert
Versauerung und
Vernässung
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Wurzelbilder (nach
SOBOTIK, 1996)
Nährstoffmangel und
Verdichtung hemmt
Wurzelwachstum
Für die Produktion
von 1 kg Heu werden
im Zuge der Transpiration (Wasserverbrauch
und Abgabe über die
Blattoberfläche) etwa
700 Liter Wasser verdunstet, das sind bei
einem Ertrag von nur
6000 kg Heu immerhin
4.200 m³ Wasser
(Wassersäule von
4,2 m) je ha jährlich.
Vernässung und Verdichtung –
Folgen von Versauerung
Auf schlecht gedüngten Grünland kommt es infolge Nährstoffmangel zuerst zum Auftreten von Nährstoffarmutsanzeigern wie Zittergras, Ruchgras, Flaumhafer, Wucherblume, Augentrost sowie Bürstling und Rasenschmiele auf Almen.
In weiterer Folge sinkt dann der Ertrag. Abnehmendes Pflanzenwachstum bedeutet
auch weniger Wurzelmassebildung und damit weniger Wasseraufnahme durch die
Pflanze. Verschlechterung der Bodenstruktur bis hin zur Plackenbildung am Hang können die Folge sein.
Es wird aber auch wesentlich weniger Wasser produktiv über die Pflanze verarbeitet,
wodurch es mit zunehmenden Ertragsabfall letztlich zur Vermoosung bis hin zur Vernässung der Flächen kommt. Das verstärkte Auftreten von Nässeanzeigern wie Binsen, Seggen, Wollgras etc. sind die Folge.
Die mit dem abnehmenden Pflanzenwachstum einhergehende geringere Verdunstung
bewirkt speziell auf schweren Böden in Verbindung mit der Belastung durch Befahren
oder Beweidung eine zusätzliche Verdichtung und Vernässung des Bodens.
Auf Ackerböden ist bei zunehmender Bodenversauerung und Kationenauswaschung
(insbesonders Calcium) die Gefahr der Bodenverdichtung wesentlich größer als auf
Grünlandböden mit einer ganzjährig dichten Durchwurzelung.
Die bodenstrukturfördernde Wirkung des freien (nicht an Carbonat gebundenen) Calciums (Ca++ ) ist daher am Acker besonders wichtig.
Düngung beugt Wassererosion vor
Mangelnde Düngung vor allem mit Phosphor und Kalk verringert die Wurzelausbildung
und damit indirekt das Wasserhaltevermögen der Böden, wodurch auch die Gefahr der
Wassererosion steigt.
So kann eine Mehrschnittwiese bei Starkregen mehr Wasser aufnehmen als ein Fichtenwald. Eine intensive Mähwiese nimmt mehr als doppelt soviel Wasser auf als eine
extensiv genutzte Wiese. Auf einer ungedüngten Bürstlingwiese als extensivste Pflanzengesellschaft fließt das Regenwasser fast zur Gänze ab, weil die ungenutzten Pflanzen wie ein Schilfdach wirken .
Grünlandextensivierung (Braunland statt Grünland) führt zu einem vermehrten und beschleunigten Wasserabfluss in umliegende Bäche und Flüsse.
Dabei ist zu bedenken, dass heute die Belastung der Vorfluter auch durch die zunehmende Bodenversiegelung (täglich werden ca. 15 ha in Österreich verbaut) Auch die in
der Vergangenheit verstärkt durchgeführten Flussregulierungen sowie der zusätzliche
Wasserabtransport aus der Region infolge der nahezu flächendeckenden Kanalisation
(ca. 50 m³ Wasser/Jahr per EW fließen dadurch ab) belasten die Vorfluter zusätzlich.
Vegetation
Mähwiese
Fichtenwald
Zwergsträucher
Schlechte Wiesen
Weiderasen
Rhododendrongesträuch
Borstgras-Weide
Wasseraufnahme
eines Lössbodens
in Abhängigkeit
vom pH-Wert
nach Gutser (1997)
pH 5,5 = 100 %
pH 6,3 = 196 %
Abfluss (mm)
Versickerung (mm)
10
90
22
78
56
44
58
42
67
33
64
37
98
2
Tab.4: Abfluss und Versickerung von 100 mm Regenwasser pro Stunde inAbhängigkeit von der Vegetation (n. Mayer, 1976)
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Puffersysteme im Boden
Im Boden wirken in Abhängigkeit vom pH-Wert verschiedene Gleichgewichtssysteme.
Diese Puffersysteme vermögen Säurestöße (H+), aber auch Basen (OH-) zu dämpfen
und zu neutralisieren. Unter Pufferung versteht man ein annäherndes Konstanthalten
des pH-Wertes im Boden trotz der Zufuhr von Säuren (H+) oder Basen (OH-Ionen).Besitzt ein Boden von Natur aus ausreichend Ca-Carbonat, so kommt das „Carbonat-Puffersystem“ zur Wirkung. Carbonate werden bei pH-Werten über 6,2 gebildet.
Fehlen im Boden freie Carbonate, so erfolgt die Pufferung mit wesentlich geringerer
Pufferkraft über das sog. „Silikat-Puffersystem“ durch Basen ( Calcium, Magnesium,
Kalium, Natrium), die bei der Verwitterung von Silikaten freigesetzt werden.
Dabei werden vorrangig die an Bodenkolloide adsorbierten Ca- und Mg-Ionen als Basen
im Austausch mit den H-Ionen in der Bodenlösung zur Pufferung herangezogen.
Mit zunehmender Versauerung sinkt jedoch die Ca-Sättigung am Sorptionskomplex,
während die Eisen-, Mangan-, Zink- und letztlich die Aluminium-Ionenkonkurrenz
zunimmt.
Speziell bei pH-Werten unter 5 nimmt im sog. „Austauschpufferbereich“ die Kationenaustauschkapazität stark ab. Dadurch werden infolge der sinkenden Speicherfähigkeit
verstärkt Nährstoffe wie vor allem Calcium, Magnesium und Kalium ausgewaschen.
Infolge Ca-Mangel verschlechert sich dann auch das Bodengefüge, wodurch es leichter zur Verdichtung des Bodens kommt.
Unter pH 4,2 kommt es zum Zerfall der Tonminerale, wobei gleichzeitig wurzeltoxische
Al-Ionen freigesetzt werden.
pH-Wert
> 6,2
6,2-5,0
5,0-4,2
< 4,2
Puffersystem
Carbonat-Puffersystem
Silikat-Puffersystem
Austausch-Puffersystem
Aluminium-Puffersystem
Ca-Mangel
begünstigt
Verschlämmung
Pufferkapazität*)
300,0
kmol H+/% CaCO3**)
25,0
kmol H+/% Silikat
7,5
kmol H+/% Ton
150,0
kmol H+/% Ton
Tab.5: Puffersysteme des Bodens (Ulrich, zit. Sauerbeck, 1985)
*) Angaben bezogen auf 10 cm Krumentiefe
**) 300 kmol H/% bedeutet, dass je % Ca-Carbonat des Bodens (bezogen auf
10 cm Krumentiefe) etwa 300 kg Wasserstoffionen neutralisiert werden können.
Wie wirkt Kalk im Boden
Kalk kommt vielfach von Natur aus (mit Ausnahme von sauren Böden wie z.B. Gneis,
Granit, Urgestein etc. in unterschiedlichen Mengen in Form von Ca-Carbonaten (Calcit)
bzw. Silikaten vor oder wird durch Düngung zugeführt. Für die Kalkwirkung ist die Bindungsform entscheidend. Kalk kann säure- oder wasserlöslich bzw. gebunden in organischer Substanz vorliegen.
Kalk liefert einerseits Basen (OH-Ionen) und dient damit der Abpufferung von Bodensäuren und andererseits Ca-Ionen zur Verbesserung der Bodenstruktur.
Ist von Natur aus im Boden Ca-Carbonat (CaCO3) vorhanden, so erfolgt die Auflösung
des Carbonates vorrangig durch das Kohlendioxid (CO2) in der Bodenluft, welches durch
die Atmung (Bodenlebewesen, Wurzelatmung) und Umsetzung der organischen Substanz im Boden entsteht. Je aktiver das Bodenleben, desto stärker die Umsetzung.
Wie wirkt Kalk?
Boden enthält
� 0,1 bis 1,5 %
Carbonat bzw. Silikat
ca. 300 – 4.500 kg/ha
Carbonatverwitterung
� erfolgt über CO2
aus der Bodenluft
Ca für
Strukturbildung
OH für
Säurepufferung
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Kalk bildet die Brücke
zwischen Ton und
Humus
In Verbindung mit Wasser erfolgt die Bildung schwacher Kohlensäure, wobei mit
Hilfe der Kohlensäure (H2CO3) das schwer lösliche Ca-Carbonat (Ca CO3 ) zum
leicht löslichen Ca(HCO3)2 ( Calciumhydrogencarbonat ) übergeführt wird (sog.
„Carbonatverwitterung“).
Das lösliche Ca-Hydrogencarbonat wird dann weiter mit Wasser weiter zum löslichen
Calciumhydroxid [Ca(OH)2] übergeführt.
Bei Düngung mit Branntkalk (CaO) entsteht in Verbindung mit Hilfe von Wasser ebenfalls Calciumhydroxid.
Dieses liefert einerseits Ca-Ionen für die Pflanzenernährung sowie vor allem für die Bodenstrukturbildung, indem die Ca-Ionen austauschbar an Tonminerale und Humusstoffe sorbiert werden (Ton-Humus-Komplexbildung).
Die dabei entstehenden Hydrogen-Ionen (OH -) dienen der Pufferung von Bodensäuren
(H+). Erhöht sich hingegen die Konzentration an OH-Ionen (z. B. nach einer stärkeren
Kalkung), so werden auch überschüssige OH-Ionen durch Kohlensäure wieder neutralisiert bzw. abgepuffert.
Enthält der Boden jedoch kein oder zu wenig Carbonat (Ca CO3), dann wirkt die Kohlensäure (H2CO3) bodenversauernd, da sie dann zu Hydrogencarbonat (HCO3-) und
zu sauren Wasserstoffionen (H+) dissoziiert. Damit steigt auch der H-Ionenanteil am
Sorptionskomplex.
Carbonatpufferung
CO2 + H2O ⇆ H2CO3 (Kohlensäurebildung)
H2CO3 ⇆ HCO3- + H+ (ohne Carbonat erfolgt Versauerung durch Kohlensäure)
Ca CO3 + H2CO3 ⇆ Ca (HCO3)2 (mit Carbonat erfolgt Pufferung)
Ca(HCO3)2 + 2 H2O ⇆ Ca(OH)2 + 2 H2O + 2 CO2
Ca(OH)2 ⇆ Ca2+ + 2 OH2 OH- + 2 H+ ⇆ 2 H2O
Aus dem nach einer
Kalkung zugeführten
Calziumcarbonat bzw.
bereits gelöstem
Calziumoxid (Ca0) bei
Branntkalk entsteht in
Verbindung mit Wasser
das Calciumhydroxid
[Ca(OH)2]. Dieses wird
einerseits in Ca-Ionen
(dienen der Bodenstrukturbildung) und
andererseits zu OHIonen übergeführt. Die
OH-Ionen dienen der
Pufferung, indem sie
gegen saure H-Ionen
ausgetauscht werden.
Bei mangelnder
Abpufferung steigt der
Anteil an H-Ionen am
Sorptionskomplex.
Die im Boden für die Versauerung verantwortlichen Wasserstoffionen (H-Ionen) werden mit Hilfe der OH-Ionen neutralisiert. Fehlt jedoch das Ca-Carbonat von Natur aus
bzw. wird es nicht durch Kalkdüngung zugeführt, so wirkt die Kohlensäure bodenversauernd und senkt den pH-Wert im Boden ab.
Abb.4 : Wie wirkt Kalk im Boden
n. Letag, 2006
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Kulturpflanzen benötigen
unterschiedlichen pH-Wert
Für das Gedeihen der unterschiedlichen Pflanzen ist der optimale pH-Bereich für die jeweilige Kultur entscheidend.
So benötigen z.B. Weizen oder Gerste und vor allem alle Leguminosen einen höheren
pH-Wert als Hafer, Roggen oder Kartoffel. Jede Kulturpflanze hat ein pH-Optimum.
Günstige Boden-Reaktionsbereiche für einige
Kulturpflanzen
Kalkdüngung – mehrere Aufgaben
Eine Kalkung reguliert den pH-Wert im Boden, indem Bodensäuren abgepuffert werden. Dadurch wird auf sauren Böden die Verfügbarkeit der Nährstoffe und nicht zuletzt auch die biologische Aktivität im Boden verbessert. Kalk ist aber auch ein Bodenverbesserungsmittel und fördert über das Calcium die Bodenstrukturbildung, was vor
allem auf schweren Böden besonders wichtig ist (siehe Abb. 1 Aufgaben des Kalkes).
verbessert Bodenstruktur und schützt vor
Bodenverdichtung
fördert Kleewachstum
biologische Aktivität und
Regenwurmbesatz
Abb.5: Optimale pH-Werte der
wichtigsten Kulturpflanzen
(n. Gericke, 1951)
beseitigt
Säuretoxizität
Kalkung
verbessert Nährstoffverfügbarkeit
(insbesondere Phosphat und Molybdän)
Abb. 6: Aufgaben der Kalkdüngung
Kalk puffert Säuren ab
Kalk liefert nach seiner Mineralisierung einerseits Calcium (Ca) für die Pflanzenernährung bzw. als Kittsubstanz zur Ton-Humus-Komplexbildung. Andererseits entstehen
Hydrogen-Ionen (OH-) zur Abpufferung von Bodensäuren. Dadurch kann einer Bodenversauerung durch Wasserstoffionen (H+) infolge der Wurzelatmung, Nährstoffaufnahme etc. entgegengewirkt werden. Bodenversauerung führt zur Abnahme der Bodenfruchtbarkeit bis hin zur Bodendegradierung.
Kalk fördert Nährstoffverfügbarkeit und Bodenleben
Eine Kalkung saurer Böden verbessert über die Erhöhung des pH-Wertes auch die
Nährstoffverfügbarkeit. Ferner wird das Bodenleben und die biologische Aktivität im
Boden gefördert.
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Optimale pHBereiche einiger
Mikroorganismen
Azotobacter
6,5 bis 7,5
Knöllchenbakterien
des Klees
6,0 bis 7,0
Closteridium
Pasteruianum
6,5 bis 7,3
verschiedene
Bodenpilze
4,0 bis 5,0
Abb. 7 .: Einfluss der Düngung auf die Entwicklung der Bodenorganismen
in % (n. Rübensam u. Steinbrecher, 1968)
Kalk fördert Bodenstrukturbildung
Das Calcium selbst ist ein essentieller Pflanzennährstoff, aber in erster Linie ist das
Calcium ein wichtiger Bodenhilfsstoff, welcher als Kittsubstanz für die Krümelbildung
(Brückenbildung zwischen Ton- und Humusteilchen) zur Erhaltung der Bodenstruktur
dient. Auf schweren Böden sowie verdichteten Böden erfolgt eine Ca-Düngung vorrangig im Hinblick auf die Verbesserung des Bodengefüges.
Kalkung beugt Bodenverdichtung vor
Kalk fördert
Lebendverbauung
Entkalkte Böden neigen besonders zur Verdichtung, da wenn das Calcium zur Bodenstrukturbildung fehlt. Dies gilt vor allem für schwere Ackerböden, wo speziell eine leichte Düngung mit Branntkalk oder Mischkalk die Tonflockung fördern und damit der Bodenverdichtung durch bessere Lebendverbauung von Ton und Humus entgegenwirken kann.
Kalk liefert den Nährstoff Calzium
pH 6
pH 4,8
Entkalkte Böden
neigen zur Verdichtung,
wenn das Calcium zur
Bodenstrukturbildung
fehlt.
Die Ca-Versorgung der Pflanzen ist aus der Sicht der Pflanzenernährung meist gewährleistet und ein Mangel tritt mit Ausnahme vom intensiven Obst- u. Gemüsebau nur selten auf. Obst- und Gemüsekulturen leiden zur Zeit der intensiven Zellteilung aufgrund
des trägen bzw. schwer beweglichen Ca-Transportes innerhalb der Pflanze nicht selten
unter einem Ca-Mangel (z.B. Stippigkeit der Äpfel).
Bei Äpfel, Tomaten, Sellerie, Blumenkohl, Chinakohl etc. findet die Ca-Aufnahme aus
dem Boden vorrangig zur Zeit der Zellteilung, beim Apfel etwa 1-5 Wochen nach der
Blüte statt. Bei Blättern findet die Ca-Aufnahme hingegen während des ganzen Triebwachstums (solange neue Blätter und Stängel gebildet werden) statt.
Eine Blattdüngung knapp vor der Blüte mit einer 1-2%igen Calciumchlorid- oder Calciumnitratlösung ist hier möglich.Ebenso kann eine leichte Düngung mit löslichen Kalken
(Branntkalk, Löschkalk) oder bei höheren pH-Werten auch mit Gips zur Verbesserung
der Ca-Versorgung beitragen, da diese etwa 3-5 Wochen anhält.
Mit Gips wird der pH-Wert nicht erhöht und damit einer möglichen Störung der Spurenelemtaufnahme vorgebeugt. Der Anteil an wasserlöslichem Calcium kann auch über
die Bodenuntersuchung festgestellt werden.
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Kalk fördert Leguminosen
Leguminosen haben grundsätzlich einen höheren Kalkanspruch haben als Gräser.
Gleichzeitig wirken Leguminosen stärker bodenversauernd als Gräser, weil infolge der
Luftstickstoffbindung der Leguminosen die Pflanzen den Stickstoff vorrangig in Form
von Ammonium (NH4+) aufnehmen. Die insgesamt stärkere Kationenaufnahme (K, Ca,
Mg und besonders NH4) führt zu einer verstärkten Wasserstoffionenabgabe (H+) über
die Wurzeln und damit zu einemstärkeren pH-Abfall.
Leguminosen brauchen aber u.a. auch deshalb einen höheren pH-Wert, weil die Molybdänverfügbarkeit (benötigen Knöllchenbakterien zur Luftstickstoffbindung) mit zunehmenden pH-Wert ansteigt und damit verbessert wird.
Dies ist der Grund, warum eine Kalkung die Leguminosen fördert. Unter pH 5 ist das
Kleewachstum stark eingeschränkt. Ferner haben Leguminosen ein dreimal höheres
Ca-Anreicherungsvermögen als Gräser.
Abb 8: Leguminosen brauchen Kalk (nach Mengel und Steffens 10082)
pH-Wert - Leitparameter für Kalkversorgung
Der anzustrebende pH-Wert im Boden hängt vom Tonanteil (Bodenschwere) und vom
Humusgehalt ab.
Ton- und humusreiche Böden haben eine höhere Austauschkapazität als humusarme
Sandböden. Dadurch können Sandböden leichter abgepuffert werden als schwere Tonböden. Bei leichten Böden genügt daher ebenso wie auf stark humosen Böden ein
niedrigerer pH-Wert.
Sorptionskraft
2
3
4
(Bodenschwere)
(leicht < 15 % Ton)
(mittel 15-25 % Ton)
(schwer > 25 % Ton)
Ackerland
um 5,5
um 6,0
um 6,5
Zeigerpflanzen
sauer
Borstengras
Heidekraut
Heidelkraut
Heidelbeere
Weiches Honiggras
Flatterbinse
Kleiner Sauerampfer
Drahtschmiele
Adlerfarn
Arnika
basisch
Pastinak
Esparsette
Wiesensalbei
Sichelklee
Aufrechte Trespe
Fingerkraut
Stängellose Distel
46-jähriger DauerGrünlandversuch
(HLS Rottalmünster)
düngung
ertrag dt/ha
ohne düngung
npK
npK+cao
pflanzenarten
erwünschte
Unerwünschte
tM-ertrag
alkalisch sauer
ph 6,5 ph 3,5
58
112
119
58
75
112
76 %
-
95 %
n. Schnellhammer und Stich, 2006
Grünland
um 5,0*
um 5,5
um 6,0
Tab.6: Anzustrebende pH-Werte (gemessen in CaCl2) in Abhängigkeit von der Bodenschwere (BMLFUW 2006)
*Auf Moorböden und anmoorigen Grünlandböden ist auch ein pH- Wert von 5 ausreichend.
**Kalkhaltige Niedermoore können auch einen pH-Wert von 6-7 aufweisen.
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Was sagt der Carbonattest?
Kalktest
Der „Carbonattest“ (auch als Kalktest oder besser Säurepuffertest bekannt) kann im
Labor (nach Scheibler) oder am Feld nach Beträufeln mit 10 % iger Salzsäure abgeschätzt werden. Dabei treibt die starke Salzsäure die schwache Kohlensäure aus ihrer
Verbindung mit dem Kalk aus. Bei einem darauffolgenden Aufbrausen wird angezeigt,
dass im Boden Carbonatverbindungen vorhanden sind, die im Boden vorhandene Säuren abpuffern können. Je mehr Kohlensäure ausgetrieben wird, desto höher der Carbonat- bzw. Kalkgehalt.
Der Test ist eine einfache Möglichkeit, um vor allem auf schweren Ackerböden zu prüfen, ob die vorhandene Bodenstruktur vor den Angriff durch Säuren geschützt ist. Unter 1 % CaCO3 bzw. MgCO3 ist meist kein Aufbrausen erkennbar.
Der Carbonattest (CO3-Test) liefert jedoch noch keine Aussage darüber, wie hoch die
Calciumbelegung am Sorptionskomplex bzw. wie viel pflanzenverfügbares Calcium in
der Bodenlösung vorhanden ist.
Was sagt die Kationenaustauschkapazität (KAK)
Normalerweise korreliert der pH-Wert mit der Ca-Sättigung am Sorptionskomplex, liefert jedoch noch keine Aussage über das Verhältnis der Kationen am Austauscher.
Unter Kationenaustauschkapazität versteht man die Fähigkeit des Bodens Kationen
austauschbar zu binden. Kationen gelangen vorrangig durch Gesteinsverwitterung und
Düngung in den Boden.
Die KAK beeinflusst die Pflanzenverfügbarkeit sowie die Auswaschungsgefährdung
und gibt auch Auskunft über die Filtereigenschaften eines Bodens gegenüber eingetragenen Schadstoffen.
Die effektive KAK ist die Summe aller austauschbaren Kationen (Ca++, Mg++, K+, Na+ einschließlich Al+++, Mn++, Fe++ und H+-Ionen auf sauren Böden) am Sorptionskomplex.
Die KAK wird vom Ton- und Humusgehalt beeinflusst (Ca und Mg werden relativ stärker an organische Austauscher, K und NH4 stärker an Tonmineralien gebunden).
An der Oberfläche der Tonminerale nimmt die Bindungskraft in der Reihenfolge Ca, Mg,
K und Na ab, d.h. Calzium und Magnesium werden stärker an Tonminerale gebunden als
Kalium und Natrium. Die KAK bestimmt in Abhängigkeit vom pH-Wert die Pufferkraft des
Bodens. Leichte und humusarme Ackerböden sowie Extensivgrünland (Almböden) haben
eine geringere KAK als schwerere Böden. Die Kationenaustauschkapazität (KAK) wird über
den Ton- und Humusgehalt ermittelt. (Normalwert 10-40 cmol IÄ/1000g Boden)
Wasserlösliches Calcium
Für Spezialkulturen (z. B. Obstbau) kann neben der Untersuchung auf austauschbar gebundenes Calcium am Sorptionskomplex auch eine zusätzliche Bodenuntersuchung
auf den Anteil an wasserlöslichen Calcium in der Bodenlösung von Interesse sein.
Kationenverteilung am Sorptionskomplex
Die ideale Kationenverteilung am Sorptionskomplex für eine gute Bodenstruktur zeigt
die Abb. 9.
Auf fruchtbaren Böden beträgt der Anteil an Ca-Ionen am Sorptionskomplex 70 bis
85 %, während auf sauren Böden mit pH-Werten unter 5,0 der Anteil oft unter 55 %
liegt, weil Ca dann ausgewaschen bzw. von sauren Kationen (vorrangig H-Ionen) verdrängt werden kann.
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Der Anteil an Säuren (H-Ionen einschl. Al, Fe, Mn) sollte am Sorptionskomplex weniger
als 15 % betragen. Speziell Al–Ionen bewirken eine stärkere Versauerung, weil sie im
Austausch wiederum verstärkt H-Ionen bilden.
Al- und Mn-Ionen können bei sehr niedrigen pH-Werten (unter pH 4,5) verstärkt in die
Bodenlösung gelangen und dort wurzeltoxisch und negativ auf das Wachstum (Pflanzenverträglichkeit) wirken.
Vor allem eine Calcium– Belegung unter 55 % ist ungünstig und vielfach die Ursache
für eine schlechte Bodenstruktur. Bodenverschlämmungen bzw. Verkrustungen können die Folge sein.
Der Gehalt von Magnesium im Boden ist vorrangig geogen bedingt. Am Sorptionskomplex sollte der Anteil im Bereich von 10-15 % liegen.
Das Verhältnis Ca : Mg sollte etwa 6:1 sein. Der Anteil an Kalium am Sorptionskomplex
sollte 5 % nicht wesentlich überschreiten. Mg-Werte unter 10 % können in Verbindung mit hohen Kaliumwerten einen Mg-Mangel bewirken und umgekehrt können erhöhte Magnesiumwerte auch Ursache für einen Kaliummangel sein. Speziell eine überhöhte Magnesiumdüngung mit leicht löslichem Bittersalz kann die Kaliumversorgung
vorübergehend beeinträchtigen.
Magnesium kann neben Kalium auch mit Calcium und Ammonium sowie mit Mangan
und H-Ionen konkurrieren.
Laut Bodenanalyse sollte das Verhältnis K2O : Mg zumindest 1,5 bis 2:1 betragen. Liegt
das Verhältnis darunter können bei Trockenheit Kaliummangelsymptome auftreten. Bei
einem Verhältnis über 5:1 sind hingegen Mg-Mangelsymptome möglich.
Höhere Mg-Anteile können im Boden auch deshalb auftreten, weil Magnesium-Ionen
aufgrund des kleineren Ionendurchmessers im Vergleich zu Calzium weniger auswaschungsgefährdet sind und dadurch auch bei niedrigeren pH-Werten länger in der Bodenlösung bleiben als die Calcium-Ionen.
Humose Böden weisen oft auch deshalb höhere Mg-Werte aus, weil das Magnesium
im Vergleich zu Kali stärker in die organische Substanz des Bodens gebunden wird.
Auswaschungsverluste an K+, Mg++
und Ca++ aus dem
Boden durch sauren
Niederschlag
Erhöhte Natriumwerte
von über 0,5 bis1 %
bewirken eine Zerstörung der Bodenstruktur
(„Zerfließen“ des
Bodens) und können
bei uns vorübergehend
am Straßenrand infolge
der Salzstreuung
auftreten.
Abb. 9
5
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Qualitätskriterien von Düngekalken
Beispiel:
Mischkalk mit 60%
Ca0 kostet 7 Euro und
Kohlensaurer Kalk mit
53 % Ca0 6 Euro je
100 kg.
Bei der Bewertung der Kalke spielt neben dem Preis vor allem der Reinnährstoffgehalt
(CaO-Anteil), die unterschiedliche Löslichkeit der Kalke sowie der Vermahlungsgrad
eine wichtige Rolle. Laut Düngemittelgesetz (DMG) müssen Kalke mind. einen Gehalt
von 30 % Ca0 aufweisen.
Mischkalk 7 Euro/ 60
= 0,116 je kg Ca0
Neben der Kalkgruppe, d.h. schnell (Branntkalk), mittel (Mischkalk) oder langsam wirkend (Kohlensaure Kalke), ist der CaO-Gehalt wertbestimmend.
Um die basische Wirksamkeit unterschiedlicher Kalkbindungsformen vergleichen zu
können, wird der CaO-Gehalt als Gesamtwert an basisch wirksamen Verbindungen
angegeben.
Der Reinnährstoffpreis dient einem objektiven Preisvergleich und errechnet sich, indem man den Preis je 100 kg Kalkdünger durch den Ca0-Gehalt dividiert.
Kohl. Kalk 6 Euro/ 53
= 0,113 je kg Ca0
Beide Produkte sind
praktisch gleich teuer,
obwohl beim Produktpreis eine Differenz
von 17 % besteht.
Reinnährstoffpreis
Marktpreis je 100 kg
% Ca0 des Kalkdüngers
= Preis/kg Ca0
1 kg Calziumoxid (Ca0)
z. B. Branntkalk
1 kg Calziumcarbonat (Ca03) z. B. Kohlensaurer Kalk
1 kg Magnesiumcarbonat (MgCO3)
z. B. Magnesit
1 kg Magnesiumoxid (Mg0)
1 kg Magnesiumhydroxid (Mg(OH)2)
1 kg Calziumhydroxid (Ca(OH)2)
z. B. Kalkhydrat oder Löschkalk
1 kg Calziumsilikat (Ca Si04)
z. B. Konverterkalk
1 kg Calziumsulfat (CaS04)
entspricht 1,00 kg „Ca0“
entspricht 0,56 kg „Ca0“
entspricht 0,66 kg „Ca0“
entspricht 1,39 kg „Ca0“
entspricht 0,96 kg „Ca0“
entspricht 0,75 kg „Ca0“
entspricht 0,48 kg „Ca0“
entspricht 0,00 kg „Ca0*)“
*) Die sulfatische Bindungsform von Calzium (Gips) ist nicht basisch
wirksam und auch kein Düngekalk. Gips ist hingegen ein Calzium und Schwefeldünger.
Bodenstabilisierung
mit Branntkalk
verbessert die
Befahrbarkeit, die
Durchlüftung, die
Wasserführung und
das Porenvolumen des
Bodens.
Mahlfeinheit beeinflusst Löslichkeit!
Die Mahlfeinheit bei ungebrannten Kalk/Dolomitsteinmehlen ist das wichtigste Qualitätskriterium. Nur wenn sich der Kalk zwischen den Fingern mehlig anfühlt, ist die Qualität in Ordnung. Grob sandige Produkte haben nur eine geringe Oberfläche und damit
eine schlechte Löslichkeit. Dadurch wird zu wenig Calcium (Kitt-Mörtel) gelöst, welcher zur Verkittung von Ton und Humus in einer Mindestmenge (Reaktionsschwelle)
nötig ist.
Je feiner die Vermahlung, desto besser ist die Löslichkeit, da die umsetzungsaktive
Oberfläche um ein Vielfaches größer ist. So sind Körnungen über 1 mm in den nächsten 50 Jahren unwirksam.
Nur bei einer Mahlfeinheit von 80 % Körnung kleiner 0,3 mm und 100 % kleiner 1mm
(laut Düngemittelverordnung,1994), ist in absehbarer Zeit eine gute Wirkung zu erwar-
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ten. Carbonate und Silikate sind nur bodensäurelöslich, weshalb bei diesen Kalken der
Vermahlungsgrad besonders wichtig ist.
6.76
Umsetzungsaktive
Oberfläche (cm2/g)
Kalkform, pH-Wert und Löslichkeit
Neben der Mahlfeinheit beeinflusst auch die verwendete Kalkform (Oxid, Carbonat, Silikat) und der pH-Wert (Pufferbereich) im Boden die Löslichkeit.
Silikate und Carbonate sind säurelöslich und lösen sich nur bei niedrigen pH-Werten,
d.h. je niedriger der pH-Wert, desto besser die Löslichkeit. Bei pH-Werten über 6,2
sind nur noch wasserlösliche Oxide wie Brannt-oder Mischkalk oder Hydroxide gut
verfügbar.
.80
49
grob
> 1mm
fein
0,3 –
1 mm
mikro
80 % >
0,3 mm
Wirkung von Kohlensaurem Düngekalk:
Feinvermahlung schafft
eine große umsetzungsaktive Oberfläche
Löslichkeit von Kalkarten in Abhängigkeit vom Boden-pH-Wert
Abb. 11: Löslichkeit von Kalken in Abhängigkeit vom Boden pH-Wert (n.Oehmichen, Chemie für Landwirte, 1992)
Wann welchen Kalk einsetzen
Für schwerere Ackerböden, wo pH-Werte von 6,5 und darüber angestrebt werden und
es vor allem die Bildung eines stabilen Bodengefüges geht, sollten bevorzugt wasserlösliche Oxide bzw. Hydroxide (Branntkalk, Mischkalk, Löschkalk) eingesetzt werden.
Ebenso zur Gesundungskalkung von verdichteten bzw. verschlämmten Böden, da nur
wasserlösliche Oxide wie Branntkalk unabhängig vom pH-Wert eine ausreichende Aktivität zur verstärkten Tonflockung bewirken.
Auf leichten Ackerböden oder auf Dauergrünland (diese haben keine Strukturprobleme)
genügt hingegen der Einsatz von Carbonaten (Kohlensauren Kalken).
Kalkungen sollen bevorzugt zu kalkliebenden Feldfrüchten (z.B., Klee, Raps, Gerste,
Weizen, Mais) gegeben werden.
Bei regelmäßiger Erhaltungskalkung ( alle 3 bis 4 Jahre ) reichen in Abhängigkeit von
der Bodenart Streumengen von 1000 bis 1500 kg Ca0 (= Reinkalk) aus. Bei gleichzeitigem Bedarf an Magnesium wie z. B. auf Granit, Gneis oder sandigen Böden, ist magnesiumhältigen Kalkformen der Vorzug zu geben.
Eine regelmäßige Erhaltungskalkung verhindert am Grünland die Bildung einer zu starken Rohhumusauflage.
Die Erhaltungskalkung ist auch mit Feuchtkalken (3 bis 7 % Wasseranteil) möglich.
Der Vorteil sind die nahezu staubfreie Ausbringung sowie die bodengünstige Boden–
lagerung direkt beim Landwirt.
Branntkalk gegen
Kohlhernie
Branntkalk gegen
Verschlämmung
7
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Ein idealer Düngezeitpunkt ist die Stoppelkalkung nach der Getreideernte.
Bei der Stoppelkalkung ist darauf zu achten, dass der auf die Stoppeln gestreute Kalk
nicht direkt untergepflügt wird. Der Kalk muss vorher mit einem mischenden Bodenbearbeitungsgerät (z.B. Grubber ) mit dem Oberboden vermischt werden.
FeuchtkalkAusbringung
Kalk und Wirtschaftsdünger
Immer wieder tritt in der Praxis die Frage auf, ob Kalk und Wirtschaftsdünger gemeinsam ausgebracht werden dürfen. Vielfach herrscht die Meinung vor, dass zeitliche Sicherheitsabstände von 14 Tagen zur Vermeidung gasförmiger Ammoniakverluste (NH3)
einzuhalten sind.
Die N-Verluste durch Ammoniakabgasung werden im Wesentlichen vom AmmoniumAnteil des Düngers, dem Verdünnungsgrad, der Temperatur während und unmittelbar
nach der Ausbringung sowie vom pH-Wert der Jauche bzw. Gülle beeinflußt.
Wirtschaftsdünger enthalten unterschiedliche Anteile an Ammonium (NH4) und organisch gebundenen Stickstoff. So enthält Jauche über 90 % Ammonium, Rinderfülle
etwa 50 % und Stallmist etwa 15 %.
pH-Wert beeinflusst
Abgasung
Wirtschaftsdünger haben einen pHWert im Bereich von 7 bis 8 (belüftete Gülle bzw. Biogasgülle bis 8,5.
Eine Umwandlung von Ammonium
zu Ammoniak und somit N-Abgasung beginnt bei pH-Werten über
8,0 und verstärkt bei einem pHWert über 9.
Kalkprodukte – unterschiedliche Löslichkeit
Bei Kalkprodukten ist die unterschiedliche Löslichkeit (Oxide, Hydroxide,Carbonate,
Silikate)zu beachten. Kohlensaure Kalke sind carbonatisch gebunden (CaCO3). Sie entstehen durch Vermahlung von Kalk bzw. Dolomitgestein und sind bodensäurelöslich.
Diese Naturkalke haben einen Ausgangs pH-Wert von etwa 7,5 , d.h. der pH-Wert
kann auch bei gleichzeigiger Ausbringung solcher Produkte nicht über pH 8 ansteigen.
Kohlensaure Kalke können daher unmittelbar vor oder nach einer Wirtschaftsdüngeranwendung ausgebracht werden, ohne dass kalkbedingte N-Verluste zu befürchten sind.
Selbst bei gemeinsamer Ausbringung von z.B. kohlensauren Feuchtkalken mit Stallmist in einem Arbeitsgang sind keine kalkbedingten N-Verluste zu erwarten.
Dasselbe gilt für industrielle Fällungskalke (z.B. Schwarzkalk, Carbokalk, Feuchtkalk 43,
etc.), die ebenfalls carbonatisch gebunden sind.
Carbonatische Kalke können daher in Einzelfällen ( z. B. Berggebieten ) auch gemeinsam mit der Gülle ( max. 250 kg/ha ) ausgebracht werden. Das Problem ist hier in der
Praxis nicht die NH3-Abgasung, sondern vielmehr das hohe spezifische Gewicht, sodass es bei nicht ständig intensiven Aufrühren der Gülle wieder rasch zu einem Absetzen des Kalkes in der Güllegrube bzw. im Güllefass kommen kann.
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Vorsicht bei Branntkalk und Kalkmilch
Branntkalk bzw. Mischkalke sind oxidisch gebunden. Für Brannt- bzw. auch Mischkalk
gilt daher generell der Grundsatz, dass zwischen Kalk und Wirtschaftsdüngerausbringung entweder eine Bodenbearbeitung liegen soll, oder z.B. am Grünland einmal Niederschläge fallen sollen.
Ähnlich verhält es sich bei Ausbringung von nicht an CO2 , d.h. nicht an Carbonat gebundenen Calziumhydroxiden = Ca (OH)2, welche auch unter der Bezeichnung Kalkmilch, Carbidkalk oder Kalklauge bekannt sind. Diese haben einen pH-Wert von ca. 12,5
und können bei verstärktem Zumischen zu Gülle, insbesonders mit hohem TM-Gehalt
den pH-Wert über 9 anheben und damit zu einer stärkeren NH3-Abgasung führen.
Bei Verwendung von Flüssigkalk (Calziumhydroxid) mit ammoniumhaltigen Düngern
soll daher die Gülle vorher ausgebracht werden .
Die Güllegrube soll nur als Zwischenspeicher genutzt werden.
100 kg N bzw. P2O5 verbrauchen (-) oder ersetzen (+) ..... kg CaO auf
Acker
Grünland
Ammonnitrat-Harnstoff-Lösung (AHL)
-
100
-
80
Ammonsulfat
-
301
-
281
Harnstoff
-
100
-
80
Kalkammonsalpeter (NAC)
-
49
-
29
Kalkstickstoff
+
175
+
195
Volldünger 13 : 13 : 21 -
102
-
82
Volldünger 15 : 15 : 15
-
101
-
81
Thomasphosphat
+
300
+
300
Hyperphosphat
+
111
+
111
Superphosphat
-
4
-
4
Kalidünger
±
0
±
0
Tab.: 8 Einfluss von Düngemitteln auf den Kalkzustand des Bodens (Patzke nach Sluijsmans)
Gips oder Kalk ?
Gips (Calziumsulfat) ist wasserlöslich und enthält ca.18 % Schwefel sowie 23 % Calcium. Er ist vorrangig als Schwefeldünger bekannt.
Gips ist ein Neutralsatz und kann daher im Vergleich zu Kalk keine Bodensäuren abpuffern und auch den pH-Wert im Boden nicht verändern.
Nur eine Kalkung dient über den Nachschub von Basen (OH-Ionen) der Abpufferung
von Bodensäuren und der Regulierung des pH-Wertes im Boden.
Das Calcium (Ca) dient hingegen bei Gips wie auch bei Kalk als „Mörtel“ bzw. Baustein
für die Brückenbildung zwischen Ton und Humus (=Ton-Humus-Komplexbildung) und
damit der Verbesserung der Bodenstruktur.
Gips kann zur Düngung von schwefelbedürftigen Intensivkulturen wie Raps, Kleegras,
Vielschnittwiesen etc. bei entsprechender Homogenisierung auch über die Güllegrube
(20-25 kg/m³) in einer Menge von 200 bis 400 kg/ha/Jahr bevorzugt im Frühjahr ausgebracht werden kann.
Gips kann in speziellen Fällen bei Böden mit hohen pH-Werten, aber gleichzeitig geringer Ca-Belegung am Sorptionskomplex (z.B. Überschuss an Kali, Magnesium) sowie
bei Obst- u. Gemüsekulturen durch sein leicht lösliches Calcium die Ca-Versorgung verbessern ohne den pH-Wert weiter zu erhöhen.
Homogenisierung ist
wichtig
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Kalkhältige Lockersedimentbraunerde
Kalkfreie Lockersedimentbraunerde
Kalkfreier anmooriger Gley
Ranker
Verbraunte Pararendsina
Entwässerter, kalkfreier Gley
Fotos (6): Wieshammer
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WALD
pH-WERt (CaCl ) iM OBERBODEN (bis0 cm)
<,5 ■
,5 bis <4 ■
4 bis <6 ■
6 bis <7 ■
>7 ■
GRüNLAND
pH-WERt (CaCl ) iM OBERBODEN (bis0 cm)
4 bis <5 ■
5 bis <6 ■
6 bis <7 ■
>7 ■
ACKER
pH-WERt (CaCl ) iM OBERBODEN (bis 0 cm)
4 bis <5 ■
5 bis <6 ■
6 bis <7 ■
>7 ■
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Bodentypen in Österreich
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CaO-Gehalte der wichtigsten Kalkdünger
Produktbezeichung
Form
wertbestimmende Bestandteile
1. NATURKALKE (trocken, feucht, mehlfein oder granuliert) mit Kalkwerten > 50%
Kohlensaurer Kalk
trocken
95% CaCO3
feucht
90% CaCO3
Kohlensaurer Magnesisumkalk
trocken
92% CaCO3 + MgCO3 davon mind. 15% MgCO3
feucht
90% CaCO3 + MgCO3 davon mind. 15% MgCO3
Dolo 40
trocken
95% CaCO3 + MgCO3 davon mind. 40% MgCO3
feucht
Dolokorn
granuliert
90% CaCO3 + MgCO3 davon mind. 30% MgCO3
NGK-Magnesia
trocken
55% CaCO3 + 40% MgCO3 Mischkalk
trocken
60% CaO aus CaCO3 und CaO
Magnesium Mischkalk
trocken
60% CaO + MgO davon mind. 10% MgO
Branntkalk
gekörnt
92% CaO
gemahlen
92% CaO
Magnesiummehl feucht
MgCO3 > 60 %
trocken
2. NATURKALKE (trocken, feucht, mehlfein oder granuliert) mit Kalkwerten < 50%
Kohlensaurer Mg-Kalk mit Schwefel feucht
CaCO3 > 50%
MgCO3 > 30%, S > 2%
Algenkalk
granuliert
CaCO3 = 42%, MgCO3 > 3%
3. RÜCKSTANDSKALKE (trocken, feucht) mit Kalkwerten > 30%
Schwarzkalk
feucht
68 bis 70% CaCO3, 1% N
Feuchtkalk 43 feucht
CaCO3 > 75%
Konverterkalk körnig
feucht
mehlfein
trocken
Carbokalk
feucht
CaCO3 + MgCO3 > 60%
4. KALKHÄLTIGE DÜNGEMITTEL mit Kalkwerten > 30%
Dolosol CaCO3 > 30%,
MgCO3 > 25%,
org. Substanz > 35%
Ökophos-plus
granuliert
MgCO3 > 15%,
P2O5 > 5%,
S > 4%
Ma-Kaphos 5
mehlfein/feucht P2O5 > 5%, (MgCO3 > 20),
CaCO3 > 45%
Ma-Kaphos 10
mehlfein/feucht P2O5 >10%, (MgCO3 > 15%),
CaCO3 > 40%
Ma-Kaphos 15
mehlfein/feucht P2O5 > 15%, (MgCO3 > 15%),
CaCO3 > 35%
Dolophos 15
CaCO3 > 60%,
granuliert
MgCO3 > 15%,
granuliert
P2O5 > 15%
G-18 granuliert
CaCO3 > 65%, P2O5 > 16%
5. KALKHÄLTIGE RÜCKSTÄNDE mit Kalkwerten < 30%
Biosalin
feucht
CaCO3 > 17%, MgO > 8%, CaSO4 > 40%
Kalkklärschlämme
feucht
CaCO3 + MgCO3 > 20%
Kalk-/Reha-Gipsgemische
feucht
CaCO3 + CaOH2 > 10%, CaSO4 > 70%
AGA-Kalk
flüssig
Ca(OH2) > 20%
Kalkwert (CaO)
> 53%
> 50%
> 53%
> 50%
> 53%
> 50%
> 53%
> 53%
> 60%
> 60%
> 92%
> 92%
> 50%
> 40%
46%
> 39%
> 43%
> 45%
> 45%
> 30%
> 30%
> 35%
> 48%
> 45%
> 40%
> 40%
> 40%
> 22%
> 20%
> 10%
> 15%
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Literatur
Blume H.P.
Handbuch des Bodenschutzes, Ecomed-Verlag, 1992
Blasl S.
Bachler W., pH bedingte Pflanzentoxizität, Die Bodenkultur, 33. Band, 1982.
Düngekalk-Leitfaden
Drei Kronen Druck und Verlag GmbH, Efferen, 1965
Fink A.
Dünger und Düngung, Ulmer Verlag, 1991
Galler J.
Lehrbuch Umweltschutz Fakten – Kreisläufe - Massnahmen, Ecomed-Verlag, 1999
Hinweise zur Kalkdüngung
DLG-Merkblatt, 2006
Scheffer/Schachtschabel
Lehrbuch der Bodenkunde, 15. Auflage, 2002
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Landwirtschaftskammer Salzburg
Betriebsentwicklung und Umwelt
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